第1章 壓縮感知概述 1
1.1 壓縮感知基本思想 1
1.2 壓縮感知理論研究進(jìn)展 3
1.2.1 壓縮感知理論來源 3
1.2.2 信號稀疏表示方法 4
1.2.3 信號壓縮測量方法 6
1.2.4 信號重構(gòu)算法 7
1.3 壓縮感知成像應(yīng)用研究進(jìn)展 9
1.3.1 單像素相機(jī) 9
1.3.2 編碼孔徑成像 11
1.3.3 CMOS壓縮成像 12
1.3.4 光譜成像 13
1.3.5 光子疊加成像 14
1.3.6 雷達(dá)壓縮成像 15
1.3.7 目標(biāo)檢測 17
1.3.8 壓縮感知理論在其他領(lǐng)域中的應(yīng)用 17
第2章 壓縮感知理論基礎(chǔ)知識 19
2.1 信號稀疏表示 19
2.1.1 信號稀疏度 19
2.1.2 正交變換法 20
2.1.3 超完備字典法 26
2.2 信號壓縮測量 27
2.2.1 采樣理論和壓縮采樣理論 27
2.2.2 信號的壓縮感知測量 31
2.3 信號重構(gòu) 33
2.3.1 L0 范數(shù)重構(gòu) 33
2.3.2 L1 范數(shù)重構(gòu) 35
第3章 遙感圖像稀疏表示理論 39
3.1 完備基下的圖像稀疏表示 39
3.1.1 脊波變換 40
3.1.2 曲波變換 42
3.1.3 輪廓波變換 43
3.1.4 條帶波變換 44
3.1.5 其他多尺度變換理論 45
3.1.6 完備基下圖像稀疏表示性能 46
3.2 超完備字典下的圖像稀疏表示 48
3.2.1 特定函數(shù)下的超完備字典 49
3.2.2 基于樣本數(shù)據(jù)的超完備字典 51
3.2.3 圖像的超完備表示方法 54
3.2.4 超完備基下圖像稀疏表示性能 55
3.3 遙感圖像的在線稀疏表示 59
3.3.1 在線稀疏表示框架 59
3.3.2 訓(xùn)練樣本選取 61
3.3.3 字典訓(xùn)練方法 65
3.3.4 仿真實(shí)驗(yàn)分析 71
第4章 遙感圖像壓縮測量矩陣 75
4.1 常用測量矩陣 75
4.1.1 高斯隨機(jī)測量矩陣 75
4.1.2 部分傅里葉測量矩陣 75
4.1.3 部分阿達(dá)馬測量矩陣 76
4.1.4 伯努利隨機(jī)測量矩陣 76
4.1.5 托普利茲矩陣 77
4.1.6 常用測量矩陣性能測試 77
4.2 確定性測量矩陣 82
4.2.1 托普利茲矩陣和循環(huán)矩陣 82
4.2.2 正交對稱循環(huán)矩陣 82
4.2.3 分塊循環(huán)矩陣 87
4.2.4 確定性測量矩陣的性能測試 89
4.3 確定性測量矩陣的硬件實(shí)現(xiàn) 92
4.3.1 確定性測量矩陣的結(jié)構(gòu)分析 92
4.3.2 確定性測量矩陣構(gòu)造的硬件實(shí)現(xiàn)分析 93
4.3.3 矩陣構(gòu)造的 FPGA 實(shí)現(xiàn)與仿真 93
第5章 遙感圖像重構(gòu)算法 96
5.1 貪婪算法 96
5.1.1 正則化正交匹配追蹤算法 96
5.1.2 壓縮采樣匹配追蹤算法 97
5.1.3 稀疏自適應(yīng)匹配追蹤算法 98
5.1.4 貪婪算法性能測試 99
5.2 凸優(yōu)化算法 104
5.2.1 閾值迭代算法 104
5.2.2 Bregman迭代算法 105
5.2.3 凸優(yōu)化算法性能測試 107
5.3 基于梯度投影稀疏重建的快速重構(gòu)算法 113
5.3.1 梯度投影稀疏重建算法特性分析 113
5.3.2 快速收斂方法研究 113
5.3.3 快速計(jì)算方法研究 114
5.3.4 基于梯度投影稀疏重建的快速重構(gòu)算法性能測試 115
5.4 正則化 Bregman迭代算法 119
5.4.1 L1 正則化的 Bregman視頻重構(gòu) 119
5.4.2 Lp 正則化的 Bregman視頻重構(gòu)算法 129
第6章 壓縮感知遙感成像原理 136
6.1 壓縮成像原理 136
6.1.1 成像系統(tǒng)的數(shù)學(xué)描述 136
6.1.2 光學(xué)系統(tǒng)成像計(jì)算 139
6.1.3 從圖像退化求解到壓縮成像 139
6.2 傳統(tǒng)壓縮遙感成像與壓縮感知遙感成像 142
6.2.1 傳統(tǒng)壓縮遙感成像 142
6.2.2 壓縮感知遙感成像 143
6.3 壓縮感知遙感成像系統(tǒng)建模 145
6.3.1 壓縮感知遙感視頻成像系統(tǒng)建模 145
6.3.2 成像模型性能分析 148
第7章 高分辨率紅外遙感壓縮成像方法 152
7.1 頻域編碼掩模高分辨率成像方法 152
7.1.1 基于頻域調(diào)制的壓縮采樣策略 152
7.1.2 頻域調(diào)制器的矩陣構(gòu)造 153
7.1.3 頻域調(diào)制器的硬件實(shí)現(xiàn) 155
7.2 編碼孔徑高分辨率成像方法 157
7.2.1 編碼孔徑壓縮測量方法 157
7.2.2 編碼孔徑掩模輻射效應(yīng)分析 159
7.3 仿真實(shí)驗(yàn)與分析 163
7.3.1 仿真實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 163
7.3.2 仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果 163
7.3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析 168
第8章 高分辨率 CMOS壓縮成像方法 170
8.1 CMOS圖像傳感器 170
8.1.1 CMOS圖像傳感器總體結(jié)構(gòu) 170
8.1.2 CMOS圖像傳感器像元電路 171
8.2 CMOS壓縮成像方法 172
8.2.1 模擬域內(nèi)的壓縮采樣策略 172
8.2.2 可分離測量矩陣 173
8.2.3 壓縮采樣的硬件實(shí)現(xiàn) 175
8.3 仿真實(shí)驗(yàn)與分析 177
8.3.1 離散余弦變換(DCT)測量矩陣實(shí)驗(yàn)結(jié)果 177
8.3.2 量化余弦變換(QCT)測量矩陣實(shí)驗(yàn)結(jié)果 179
8.3.3 系統(tǒng)功耗分析 182
第9章 遙感視頻壓縮成像方法 184
9.1 相位調(diào)制和半幀疊加的遙感視頻壓縮測量系統(tǒng)設(shè)計(jì) 184
9.1.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 184
9.1.2 相位調(diào)制矩陣設(shè)計(jì) 185
9.1.3 性能分析 186
9.2 相關(guān)性估計(jì)的遙感視頻壓縮測量系統(tǒng)設(shè)計(jì) 188
9.2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 188
9.2.2 塊線性壓縮測量 188
9.2.3 相關(guān)性估計(jì) 189
9.2.4 相關(guān)性估計(jì)壓縮測量 191
9.2.5 相關(guān)性估計(jì)聯(lián)合重構(gòu) 191
9.2.6 性能分析 192
9.3 動態(tài)估計(jì)的遙感視頻壓縮測量系統(tǒng)設(shè)計(jì) 195
9.3.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 195
9.3.2 數(shù)據(jù)壓縮測量 196
9.3.3 動態(tài)序列估計(jì) 196
9.3.4 測量矩陣估計(jì) 197
9.3.5 性能分析 197
9.4 遙感視頻壓縮成像實(shí)驗(yàn)研究 199
9.4.1 單像素成像實(shí)驗(yàn) 199
9.4.2 基于電路壓縮采樣的壓縮感知線陣遙感成像實(shí)驗(yàn) 202
9.4.3 對比分析 210
第10章 合成孔徑雷達(dá)壓縮成像方法 212
10.1 合成孔徑雷達(dá)成像概述 212
10.2 壓縮感知雷達(dá)成像模型 215
10.3 合成孔徑雷達(dá)壓縮成像干擾抑制 217
10.3.1 合成孔徑雷達(dá)壓縮成像中的干擾 218
10.3.2 合成孔徑雷達(dá)稀疏成像結(jié)構(gòu)化干擾抑制算法 222
參考文獻(xiàn) 232